JP2008296887A - 車両制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】アダプティブクルーズ制御中に、プリクラッシュブレーキ制御を開始する際に、車両の安全性をより高めること。
【解決手段】アダプティブクルーズ制御が行われて、先行車両に追従走行しているときには、設定車間距離を維持するためのACC目標加速度が算出される。また、プリクラッシュブレーキ制御が開始されると、自車両を減速させるためのPCSB目標加速度が算出される。ACC目標加速度とPCSB目標加速度がともに算出された場合、これらの目標加速度を加算して、最終的な目標加速度を算出する。そして、自車両が、その目標加速度で減速するように、ブレーキアクチュエータ6などを制御する。これにより、プリクラッシュブレーキ制御の開始に伴って制動力が弱められるような事態が発生することを確実に防止できる。
【選択図】図3

Description

本発明は、先行車両に対して設定車間距離を維持して自車両を追従走行させる、いわゆるアダプティブクルーズ制御と、車両が前方障害物と衝突する可能性が生じたときに自動的に制動力を発生させる、いわゆるプリクラッシュブレーキ制御を行う車両制御装置に関する。
従来、例えば特許文献1に開示されるように、運転者の設定した設定車速に基づく定速走行制御を実行しているときに、前方に先行車両を発見した場合には、自車両と先行車両との車間距離が、そのときの車速等に応じた設定車間距離となるように、自車両の車速を加減速する車間距離制御を実行するとともに、先行車両が自車両の走行車線からいなくなった場合には、上述した設定車速に自動的に復帰するアダプティブクルーズ制御を行う装置が知られている。
また、例えば特許文献2に開示されるように、運転者がアクセルペダルから足を離したときに、自車両と先行車両のような前方の障害物との距離及び相対速度に基づいて、その前方障害物と衝突する可能性が生じたと判定されると、運転者のブレーキペダル操作にかかわらず、自動的に制動力を発生させるプリクラッシュブレーキ制御を行う装置も知られている。
特開平11−39600号公報 特開平10−338110号公報
上述したアダプティブクルーズ制御は、自動的に先行車両への追従走行を行って運転者の運転操作負荷を軽減するものである。それに対し、プリクラッシュブレーキ制御は、前方障害物との衝突の可能性が生じたときに、その衝突を回避したり、少なくとも衝突による衝撃を軽減して、自車両の安全性を高めるものである。このため、上述したようなアダプティブクルーズ制御とプリクラッシュブレーキ制御とを実行しえる車両制御装置を車両に搭載した場合であって、アダプティブクルーズ制御を実行中に、プリクラッシュブレーキ制御が開始される事態が生じた場合には、安全性を確保することがより重要であるため、プリクラッシュブレーキ制御を優先して実行することが考えられる。
しかしながら、例えば、前方を走行している先行車両が急ブレーキをかけて、自車両と先行車両との車間距離が急激に短くなるような場合、プリクラッシュブレーキ制御において衝突の可能性が生じたと判定される以前に、既に、アダプティブクルーズ制御によって自車両が減速するように制御されていることが考えられる。この場合、単純に、プリクラッシュブレーキ制御の開始条件が成立したことに基づいて、アダプティブクルーズ制御に代えてプリクラッシュブレーキ制御を実行すると、プリクラッシュブレーキ制御の目標加速度(減速度)の設定如何によっては、却って自車両の制動力が弱まってしまう可能性がある。
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、アダプティブクルーズ制御中に、プリクラッシュブレーキ制御を開始する際に、車両の安全性をより高めることが可能な制御を実行する車両制御装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項1に記載の車両制御装置は、
自車両の進行方向前方の所定範囲において、先行車両を含む前方障害物との距離を検出する距離検出手段と、
自車両と前方障害物との相対速度を検出する相対速度検出手段と、
自車両の走行車線を走行する先行車両に対して、設定車間距離を隔てて追従走行するように、先行車両との距離及び相対速度に基づいて、設定車間距離を維持するための第1の目標加速度を算出する第1の目標加速度演算手段と、
前方障害物との距離及び相対速度に基づいて、自車両が当該前方障害物と衝突する可能性があると判定した場合に、自車両を減速させるべき第2の目標加速度を算出する第2の目標加速度演算手段と、
第1の目標加速度演算手段によって第1の目標加速度が演算されているときに、第2の目標加速度演算手段によって第2の目標加速度も演算されたとき、第1の目標加速度と第2の目標加速度とに基づいて、少なくとも第1及び第2の目標加速度の内、小さい方の目標加速度以下の第3の目標加速度を算出する第3の目標加速度演算手段と、
第3の目標加速度演算手段によって第3の目標加速度が演算されたとき、自車両の加速度が当該第3の目標加速度に一致するように、自車両に設けられたブレーキ装置を含む速度調節部材を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
請求項1に記載の車両制御装置では、いわゆるアダプティブクルーズ制御が行われて、先行車両に追従走行しているときには、設定車間距離を維持するための第1の目標加速度が算出される。また、前方障害物との衝突回避、もしくは衝突による衝撃の緩和を図るべく、いわゆるプリクラッシュブレーキ制御が開始されると、自車両を減速させるための第2の目標加速度が算出される。
ここで、アダプティブクルーズ制御を行うための第1の目標加速度が算出されているときに、プリクラッシュブレーキ制御により自車両を減速させるためのマイナスの加速度(つまり、減速度)である第2の目標加速度が算出される状況においては、アダプティブクルーズ制御においてもマイナスの加速度が第1の目標加速度として算出されているはずである。そこで、請求項1の車両制御装置では、ともにマイナスの加速度として算出されている第1及び第2の目標加速度の内、小さい方の目標加速度以下の第3の目標加速度を算出して、自車両の減速度を制御することとした。これにより、プリクラッシュブレーキ制御の開始に伴って制動力が弱められるような事態が発生することを確実に防止することができる。従って、自車両を極力短い距離で制動することが可能となり、車両の安全性を高めることができる。
なお、第1及び第2の目標加速度に基づいて、少なくとも第1及び第2の目標加速度の内、小さい方の目標加速度以下の第3の目標加速度を算出するには、請求項2に記載したように、第1及び第2の目標加速度を加算して第3の目標加速度を算出しても良い。上述したように、第1及び第2の目標加速度はともにマイナスの加速度として算出される。このため、第1及び第2の目標加速度を加算することにより、第3の目標加速度は、絶対値としてより大きなマイナスの加速度となる。従って、その第3の目標加速度に一致するように自車両の走行加速度を制御することにより、自車両に、より大きな減速度を発生させることができる。
また、第1の目標加速度に従って、すでに車両が減速されている状態で、第3の目標加速度が算出されると、自車両がより高い減速度で減速されるように、制動力が増大方向に変化する。その結果、自車両の減速度が変化するので、自車両の運転者に対して、衝突の危険が迫っていることを体感的に警告することができるとの効果も奏しえる。
請求項3に記載したように、単に、第1及び第2の目標加速度の内、小さい方の目標加速度を選択することにより、第3の目標加速度を算出しても良い。この場合、第1及び第2の目標加速度の小さい方が、第3の目標加速度となるため、少なくとも制動力が弱められるような事態が発生することを防止できる。
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本実施形態による車両制御装置10の概略構成を示すブロック図である。この車両制御装置10は、ガソリンエンジンを駆動源とする自動車に搭載され、先行車両を捉えると設定車間距離を保つアダプティブクルーズ制御(ACC)を実行し、先行車両を捉えていない場合には設定された車速で走行させる通常のオートクルーズ制御を行なう。さらに、車両制御装置10は、先行車両を含む前方障害物との衝突の危険が生じたときに、自動的にブレーキをかけて減速させるプリクラッシュセーフティブレーキ制御(PCSB)を行う。
車両制御装置10は、コンピュータ5を中心に構成されている。このコンピュータ5は、上述したアダプティブクルーズ制御、オートクルーズ制御、及びプリクラッシュセーフティブレーキ制御を行うための各種の演算処理を実行するCPU、その演算処理を実行するためのプログラムや各種マップが記憶されたROM、演算処理に必要な情報を一時記憶するRAM等からなる周知の構成を有している。
図1に示すように、コンピュータ5には、上述した各種の制御の実行に必要な情報を得るため、種々のセンサやスイッチからの検出信号が入力される。具体的には、コンピュータ5には、レーダセンサ1、ヨーレートセンサ2、車速センサ3、及びクルーズスイッチ4からの信号が入力される。
レーダセンサ1としては、例えば、自車両の前方の所定角度範囲を走査するようにレーザビームを照射するとともに、その反射レーザビームを受光することによって、先行車両を含む前方障害物までの距離や方位を検出するレーザレーダセンサを用いることができる。その他にも、レーダセンサ1として、ミリ波の送受信結果に基づいて、前方障害物までの距離、方位や、前方障害物との相対速度を検出可能なミリ波センサを用いたり、カメラ及び画像処理装置によって、カメラによって撮像した車両前方の画像から前方障害物との距離等を認識するようにしたものであっても良い。
ヨーレートセンサ2は、自車両の進行方向が変化したときに、自車両に発生するヨーレート(自車両の鉛直方向を軸とした角速度)を検出するものである。このヨーレートセンサ2によって検出されたヨーレートに基づいて、自車両の進行方向を推定することができる。そして、その推定される進行方向において検出される先行車両を対象としてアダプティブクルーズ制御を行ったり、推定進行方向において最も近い距離に存在する前方障害物を対象として、衝突の可能性が生じたか否かにより、プリクラッシュセーフティブレーキ制御の開始条件が成立したかが判定される。なお、車両の進行方向は、ステアリングの操舵角と車速とから求めることも可能である。
車速センサ3は、自車両の走行速度を検出するものである。車速センサ3によって検出された走行速度は、プリクラッシュセーフティブレーキ制御の実行の要否を判断するために用いられたり、レーダセンサ1としてレーザレーダセンサを採用した場合に、自車両と前方障害物との速度差である相対速度を算出するために用いられたりする。なお、自車両の速度が十分に低下している場合には、前方障害物との衝突を回避すべく、自動的にブレーキをかける必要性は乏しい。このため、本車両制御装置10は、自車両の走行速度が所定速度(例えば10km/h)以上であるときのみプリクラッシュセーフティブレーキ制御を実行するようになっている。
クルーズスイッチ4は、車両の運転者によって操作され、上述したアダプティブクルーズ制御及びオートクルーズ制御からなるクルーズ制御を開始させるための信号を発生する。さらに、クルーズスイッチ4は、オートクルーズ制御における設定車速を調節したり、アダプティブクルーズ制御における設定車間距離を、たとえば運転者の趣向に合わせて調節(例えば、短め、標準、長め)するための信号を発生する。
コンピュータ5には、当該コンピュータからの駆動信号によって駆動されるブレーキアクチュエータ6と、スロットルアクチュエータ7とが接続されている。
ブレーキアクチュエータ6は、例えば高圧のブレーキフルードを吐出するポンプと、そのブレーキフルードの圧力を調節しつつ各車輪のホイールシリンダに供給する電磁バルブなどから構成される。そして、ブレーキアクチュエータ6は、コンピュータ5からの駆動信号に従って作動し、自車両の各車輪に制動力を発生させる。
スロットルアクチュエータ7は、モータなどから構成され、エンジンの吸気管に設けられたスロットルバルブを駆動してその開度を調節するものである。コンピュータ5は、スロットルアクチュエータ7を通じてスロットルバルブの開度を調節することにより、自車両の加減速度や走行速度を制御する。
なお、自車両の加減速度や走行速度を制御するには、スロットルアクチュエータ7以外の速度調節装置を用いても良い。例えば、コンピュータ5は、自動変速装置に対して、自車両の速度を制御する上で必要なギヤ位置を指示するように構成しても良い。また、自車両の駆動源がモータである場合には、コンピュータ5は、そのモータの出力を制御するように構成しても良い。
次に、本実施形態による車両制御装置10が実行するクルーズ制御、及びプリクラッシュブレーキ制御について説明する。
クルーズ制御では、まず、自車両の進行方向が推定され、その進行方向上に存在する、すなわち、自車両と同じ車線を走行する先行車両の有無を判定する。先行車両があると判定された場合には、アダプティブクルーズ制御を実行し、先行車両がないと判定された場合には、クルーズ制御開始時の車速を目標車速とするオートクルーズ制御を実行する。
アダプティブクルーズ制御では、自車両の走行速度に応じて決定される設定車間距離と実際の車間距離との車間偏差と相対速度に基づいて、制御マップ等を利用して目標加減速度を求める。
例えば、その制御マップでは、先行車両との車間距離は設定車間距離よりも短い(車間偏差がマイナスの符号を取る)場合であっても、先行車両が遠ざかって行くのであれば(相対速度がプラスの符号を取る)、加減速度を零付近の値に設定する。また、先行車両との車間距離は設定車間距離よりも長い(車間偏差がプラスの符号を取る)が、先行車両に近付く状態にある(相対速度がマイナスの符号を取る)ときは、早めに減速制御が開始されるように減速度が設定される。このようにして、制御マップにより、自車両と先行車両との車間距離がほぼ設定車間距離となる加減速度を求めることができる。ただし、制御マップは、全体として、マイナスの相対速度が大きいほど、及び割込車両までの距離が短いほど、減速度が高くなるように設定される。
このようにして目標加減速度を求めると、目標車速を計算する。この目標車速は前回の制御周期における目標車速に対して、求められた目標加減速度を積分することにより求められる。そして、自車両の実際の車速が目標車速と一致するように、ブレーキアクチュエータ6やスロットルアクチュエータ7に駆動信号を出力する。ただし、目標車速は、クルーズ制御開始時の車速(セット車速)を超えないように制限される。このため、先行車両がそのセット車速よりも早い速度で走行すると、先行車両は自車両から離間していくことになる。
プリクラッシュブレーキ制御では、先行車両を含む前方障害物との衝突の危険が生じたか否かを、衝突予測時間(time to collision:TTC)に基づいて判定する。衝突予測時間TTCは、自車両が前方障害物に衝突するまでの残された時間に相当する。この衝突予測時間TTCは、レーダセンサ1によって検出された前方障害物までの距離を、その前方障害物と自車両との相対速度で除算することにより求められる。
このようにして算出される衝突予測時間TTCに対して、プリクラッシュセーフティブレーキ制御を実行するための基準時間が予め定められている。この基準時間の一例を図2のグラフに示す。
自車両と前方障害物との衝突をブレーキによって回避するには、自車両と前方障害物との間の距離を自車両が走行する間に、自車両と前方障害物との相対速度がほぼゼロとなるように自車両を減速させる必要がある。このような減速を行うために必要な時間は、相対速度が高くなるにつれて、長くなる傾向にある。従って、相対速度が高くなるほど、基準時間が長くなるように設定されている。
ただし、基準時間が徐々に長くなると、いずれ、その基準時間において、運転者による操舵操作によって衝突回避が可能になる。この運転者の操舵操作による衝突回避は、相対速度の大きさに係らず、ほぼ一定時間で行い得る。従って、基準時間は、相対速度が所定値以上の範囲において一定の時間に定められている。
図2のグラフに示すように、プリクラッシュセーフティブレーキ制御の基準時間は、衝突の危険度に応じて目標加速度(減速度)を段階的に設定すべく、第1基準時間及び第2基準時間として、複数設定されている。衝突予測時間TTCが第1基準時間を下回った場合には、自車両が前方障害物に衝突する可能性が高くなった状態である。このため、例えば、運転者が通常行うブレーキ操作による減速度(例えば0.2G)よりも大きな減速度(例えば0.5G)を目標加速度としてプリクラッシュセーフティブレーキ制御が行われる。衝突予測時間TTCがさらに低下して第2基準時間を下回った場合には、前方障害物との衝突がほぼ避けられない状況となる。このため、少なくとも衝突による衝撃を緩和するために、ほぼ最大減速度に近い減速度(例えば0.8G)を目標減速度として、プリクラッシュセーフティブレーキ制御が実行される。
次に、本実施形態の車両制御装置10において、上述したアダプティブクルーズ制御とプリクラッシュセーフティブレーキ制御とが同時期に実行される事態が発生した場合の処理について、図3及び図4のフローチャートに基づいて説明する。例えば、アダプティブクルーズ制御により先行車両に追従走行しているときに、その先行車両が急ブレーキをかけた場合や、その先行車両と自車両との間に、速度の遅い車両が隣接車線から割り込んできた場合などに、アダプティブクルーズ制御とプリクラッシュセーフティブレーキ制御が同時期に実行されることがある。
まず、ステップS100では、自車両の走行速度に応じて決定される設定車間距離と実際の車間距離との車間偏差と相対速度に基づき、上述した制御マップ等を用いて、アダプティブクルーズ制御の目標加速度であるACC目標加速度を求める。また、ステップS110では、衝突予測時間TTCと第1基準時間及び第2基準時間を比較することにより、プリクラッシュセーフティブレーキ制御の目標加速度であるPCSB目標加速度を求める。なお、それぞれのステップにおいて、目標加速度が演算された場合には、各々の演算フラグが1に設定される。一方、制御中でなかったり、制御開始条件が成立しておらず、目標加速度が演算されない場合には、演算フラグが0となる。
続くステップS120では調停処理を実行する。この調停処理の詳細を図4のフローチャートに基づいて説明する。ステップS200では、ACC目標加速度が演算されたことを示すACC演算フラグが1に設定されているか否か判定する。この判定処理において“No”と判定された場合には、ステップS210に進み、さらにPCSB目標加速度が演算されたことを示すPCSB演算フラグが1に設定されているか否かを判定する。
ステップS210において“No”と判定された場合には、ACC目標加速度とPCSB目標加速度のいずれも演算されていないので、ステップS230において、目標加速度が0に設定される。一方、ステップS230において“Yes”と判定された場合には、ACC目標加速度は演算されていないが、PCSB目標加速度は演算されているため、ステップS240において、そのPCSB目標加速度を、そのまま目標加速度として設定する。
ステップS200において“Yes”と判定された場合には、ステップS220に進み、さらにPCSB目標加速度が演算されたことを示すPCSB演算フラグが1に設定されているか否かを判定する。ステップS220において“No”と判定された場合には、ACC目標加速度は演算されているが、PCSB目標加速度は演算されていないので、ステップS250において、そのACC目標加速度を、そのまま目標加速度として設定する。一方、ステップS220において“Yes”と判定された場合、ACC目標加速度とPCSB目標加速度との両方が演算されている状況である。
このような場合に、例えば、プリクラッシュセーフティブレーキ制御が、自車両の安全性を向上するためのものであるとの理由から、プリクラッシュセーフティブレーキ制御を優先し、PCSB目標加速度をそのまま目標加速度に設定すると、却って制動力を弱めてしまう事態が発生しえる。
つまり、アダプティブクルーズ制御を行うためのACC目標加速度が算出されているときに、プリクラッシュセーフティブレーキ制御を行うべく、PCSB目標加速度が算出される状況においては、アダプティブクルーズ制御においてもマイナスの加速度がACC目標加速度として算出されているはずである。そのため、PCSB目標加速度がACC目標加速度よりも絶対値として小さい場合には、PCSB目標加速度に従って制御を開始することで、減速度が小さくなり、制動力が低下してしまうのである。
そこで、ステップS260では、ACC目標加速度とPCSB目標加速度を加算したものを、目標加速度として設定することとした、上述したように、ACC目標加速度とPCSB目標加速度とがともに算出される状況においては、ACC目標加速度及びPCSB目標加速度ともマイナスの加速度として算出されている。このため、ACC目標加速度とPCSB目標加速度とを加算することにより、最終的に設定される目標加速度は、絶対値としてより大きな値を持つマイナスの加速度となる。従って、その目標加速度に一致するように自車両の加速度を制御することにより、自車両に、より大きな減速度を発生させることができる。なお、実際には、目標加速度から目標車速を算出し、自車両の速度がその目標車速に一致するように制御される。このような速度制御を通じて、自車両の減速度が目標加速度に近似するようになる。
また、ACC目標加速度に従って、すでに車両が減速されている状態で、ACC目標加速度とPCSB目標加速度とを加算した目標加速度が算出され、その目標加速度に従って制御が行われると、自車両の減速度が増大する方向に変化する。これにより、自車両の運転者に対して、衝突の危険が迫っていることを体感的に警告することができるとの効果も奏しえる。
再び、図3のフローチャートに戻り、ステップS120の調停処理において、目標加速度が算出されると、その目標加速度から目標車速を算出するとともに、実際の車速を目標車速に一致させるための駆動信号を、ブレーキアクチュエータ6及び/又はスロットルアクチュエータ7に出力する。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した各実施形態に制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
例えば、上述した実施形態では、アダプティブクルーズ制御とプリクラッシュセーフティブレーキ制御が同時期に実行される場合、ACC目標加速度とPCSB目標加速度とを加算して最終的な目標加速度を設定した。
しかしながら、最終的な目標加速度は、ACC目標加速度とPCS目標加速度とを比較して、小さい方の目標加速度(すなわち、減速度が大きい方)を選択して、その選択した目標加速度をそのまま最終的な目標加速度として設定しても良い。これにより、少なくとも制動力が弱められるような事態が発生することを防止できる。
また、上述した実施形態では、プリクラッシュセーフティブレーキ制御において、衝突予測時間TTCと対比するための基準時間を2段階(第1及び第2基準時間)設定した。しかしながら、単一の基準時間を設定して、衝突予測時間TTCがその基準時間を下回ったときに、一定のPCSB目標加速度を設定するものであっても良い。また、2段階よりも多数の基準時間を設定するとともに、PCSB目標加速度を、それらの基準時間ごとに連続的に変化するように設定しても良い。
実施形態による車両制御装置10の概略構成を示すブロック図である。 プリクラッシュセーフティブレーキ制御の実行の要否を判断するために、衝突予測時間TTCと対比される基準時間の一例を示すグラフである。 車両制御装置10によって実行される制御処理を示すフローチャートである。 図3のフローチャートの調停処理の詳細な処理を示すフローチャートである。
符号の説明
1 レーダセンサ
2 ヨーレートセンサ
3 車速センサ
4 クルーズスイッチ
5 コンピュータ
6 ブレーキアクチュエータ
7 スロットルアクチュエータ

Claims (3)

  1. 自車両の進行方向前方の所定範囲において、先行車両を含む前方障害物との距離を検出する距離検出手段と、
    前記自車両と前記前方障害物との相対速度を検出する相対速度検出手段と、
    前記自車両の走行車線を走行する先行車両に対して、設定車間距離を隔てて追従走行するように、前記先行車両との距離及び相対速度に基づいて、前記設定車間距離を維持するための第1の目標加速度を算出する第1の目標加速度演算手段と、
    前記前方障害物との距離及び相対速度に基づいて、自車両が当該前方障害物と衝突する可能性があると判定した場合に、前記自車両を減速させるべき第2の目標加速度を算出する第2の目標加速度演算手段と、
    前記第1の目標加速度演算手段によって第1の目標加速度が演算されているときに、前記第2の目標加速度演算手段によって第2の目標加速度も演算されたとき、前記第1の目標加速度と前記第2の目標加速度とに基づいて、少なくとも前記第1及び第2の目標加速度の内、小さい方の目標加速度以下の第3の目標加速度を算出する第3の目標加速度演算手段と、
    前記第3の目標加速度演算手段によって第3の目標加速度が演算されたとき、前記自車両の加速度が当該第3の目標加速度に一致するように、前記自車両に設けられたブレーキ装置を含む速度調節部材を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする車両制御装置。
  2. 前記第3の目標加速度演算手段は、前記第1及び第2の目標加速度を加算することにより、前記第3の目標加速度を算出することを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。
  3. 前記第3の目標加速度演算手段は、前記第1及び第2の目標加速度の内、小さい方の目標加速度を選択することにより、前記第3の目標加速度を算出することを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。
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